MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  opnnei Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem opnnei 23106
Description: A set is open iff it is a neighborhood of all of its points. (Contributed by Jeff Hankins, 15-Sep-2009.)
Assertion
Ref Expression
opnnei (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐽   𝑥,𝑆

Proof of Theorem opnnei
StepHypRef Expression
1 0opn 22890 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → ∅ ∈ 𝐽)
21adantr 482 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → ∅ ∈ 𝐽)
3 eleq1 2829 . . . . 5 (𝑆 = ∅ → (𝑆𝐽 ↔ ∅ ∈ 𝐽))
43adantl 483 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∅ ∈ 𝐽))
52, 4mpbird 259 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → 𝑆𝐽)
6 rzal 4424 . . . 4 (𝑆 = ∅ → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
76adantl 483 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
85, 72thd 267 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
9 opnneip 23105 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽𝑥𝑆) → 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1093expia 1128 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽) → (𝑥𝑆𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1110ralrimiv 3132 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽) → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1211ex 414 . . . 4 (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1312adantr 482 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
14 df-ne 2937 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑆 = ∅)
15 r19.2z 4429 . . . . . . 7 ((𝑆 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1615ex 414 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1714, 16sylbir 237 . . . . 5 𝑆 = ∅ → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
18 eqid 2741 . . . . . . . 8 𝐽 = 𝐽
1918neii1 23092 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})) → 𝑆 𝐽)
2019ex 414 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2120rexlimdvw 3147 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → (∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2217, 21sylan9r 514 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2318ntrss2 23043 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → ((int‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆)
2423adantr 482 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → ((int‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆)
25 vex 3437 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥 ∈ V
2625snss 4718 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
2726ralbii 3087 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
28 dfss3 3905 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆))
2928bilanri 508 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
3027, 29sylan2br 602 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
3124, 30eqssd 3933 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆)
3231ex 414 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆) → ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆))
3325snss 4718 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝑆 ↔ {𝑥} ⊆ 𝑆)
34 sstr2 3923 . . . . . . . . . . . . . 14 ({𝑥} ⊆ 𝑆 → (𝑆 𝐽 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3534com12 32 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑆 𝐽 → ({𝑥} ⊆ 𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3635adantl 483 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → ({𝑥} ⊆ 𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3733, 36biimtrid 244 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑥𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3837imp 408 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ 𝑥𝑆) → {𝑥} ⊆ 𝐽)
3918neiint 23090 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽𝑆 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
40393com23 1133 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽 ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
41403expa 1125 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4238, 41syldan 598 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4342ralbidva 3162 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4418isopn3 23052 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑆𝐽 ↔ ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆))
4532, 43, 443imtr4d 296 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽))
4645ex 414 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top → (𝑆 𝐽 → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽)))
4746com23 86 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → (𝑆 𝐽𝑆𝐽)))
4847adantr 482 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → (𝑆 𝐽𝑆𝐽)))
4922, 48mpdd 43 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽))
5013, 49impbid 214 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
518, 50pm2.61dan 819 1 (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 208  wa 397   = wceq 1548  wcel 2121  wne 2936  wral 3055  wrex 3065  wss 3884  c0 4263  {csn 4557   cuni 4840  cfv 6488  Topctop 22879  intcnt 23003  neicnei 23083
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1975  ax-7 2016  ax-8 2123  ax-9 2131  ax-10 2154  ax-11 2170  ax-12 2191  ax-ext 2713  ax-rep 5201  ax-sep 5220  ax-nul 5230  ax-pow 5296  ax-pr 5364  ax-un 7681
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 398  df-or 855  df-3an 1095  df-tru 1551  df-fal 1561  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2075  df-mo 2545  df-eu 2575  df-clab 2720  df-cleq 2733  df-clel 2816  df-nfc 2890  df-ne 2937  df-ral 3056  df-rex 3066  df-reu 3347  df-rab 3394  df-v 3435  df-sbc 3725  df-csb 3833  df-dif 3887  df-un 3889  df-in 3891  df-ss 3901  df-nul 4264  df-if 4457  df-pw 4533  df-sn 4558  df-pr 4560  df-op 4564  df-uni 4841  df-iun 4925  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5156  df-id 5515  df-xp 5626  df-rel 5627  df-cnv 5628  df-co 5629  df-dm 5630  df-rn 5631  df-res 5632  df-ima 5633  df-iota 6444  df-fun 6490  df-fn 6491  df-f 6492  df-f1 6493  df-fo 6494  df-f1o 6495  df-fv 6496  df-top 22880  df-ntr 23006  df-nei 23084
This theorem is referenced by:  neiptopreu  23119  flimcf  23968
  Copyright terms: Public domain W3C validator